利用示波器測試信號，經常會用到探頭探測信號，工程師經常使用電壓探頭和電流探頭探測信號，如果要測電源、三相電機、功率、馬達驅動器等，都會用到電流探頭。實時示波器配合電流探頭進行電流測試，并可觀測和分析電流波形。如果示波器的電壓探頭和電流探頭同時配合使用，可完成進行各種功率測量，并可以利用示波器的Math數學運算功能來測量瞬時功率、視在功率、有效功率等功率參數，也可以利用示波器的功率分析軟件來完成功率的自動測量。

1.電流探頭工作原理

   要知道電流探頭的工作原理，我們先來了解一下霍爾效應，霍爾效應是電磁效應的一種，這一現象是由美國物理學家霍爾在1879年在研究金屬的導電機制時發現的，當電流垂直于外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直于電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在半導體的兩端產生電勢差，這個現象就是霍爾效應，就像一條路， 本來大家是均勻的分布在路面上并往前移動，當有磁場時， 大家可能會被推到靠路的右邊行走，因此在路(導體)的兩側，就會產生電壓差，叫“霍爾效應”。利用示波器測電流需要用到電流探頭，常用的電流探頭是利用霍爾效應測磁場，通過測量電路周圍磁場的變化來得到電流信號。

    電流探頭工作原理：流經導線的電流會在導線周圍形成電磁通量場，電流探頭測量電子在導線內運動時生成的磁場，通過檢測磁場的變化，把磁場轉換成相應的電壓信號，通過和實時示波器配合，得到對應的電流波形。電流探頭在測試直流和低頻交流時，利用霍爾器件來檢測，利用霍爾效應來測量交直流混合的電流，隨著被測電流信號的頻率越來越高，霍爾效應會逐漸減弱，測量高頻的交流電流時，利用電流變壓器感應交流電流。霍爾器件檢測低頻成分，電流變壓器線圈檢測高頻成分，兩者合二為一，滿足不同的應用場合。AC/DC電流探頭是利用霍爾器件來感應直流電流和利用電流變壓器線圈感應交流電流，從而完成AC和DC電流的探測。

2.電流探頭的分類

    目前用于示波器上的電流探頭基本分成兩類：AC電流探頭和AC/DC電流探頭，AC電流探頭通常是無源探頭，成本低，但無法測量DC分量，AC電流探頭有一個低頻截止帶寬。AC/DC電流探頭通常是有源探頭，AC/DC電流探頭既可以測量直流也可以測交流電流信號，AC/DC電流探頭利用霍爾器件感應直流和低頻交流信號，高頻電流信號利用變壓器工作原理，感應導線中的交流(AC)。電流探頭的帶寬大高達幾GHz，一般常用的電流探頭帶寬低于120MHz。

3.電流探頭的應用場合

   電流探頭廣泛應用于馬達驅動器、電源、半導體設備、功率逆變器、電子鎮流器、消費電子產品、馬達驅動器等。

   電流探頭配合電壓探頭同時測試，利用示波器的Math波形數學處理能力，可用于各種功率的測量。

    瞬時功率=電壓x電流

    有效功率=電壓(有效值)x電流(有效值)x相角

    視在功率=電壓(有效值)x電流(有效值)

    電壓角度(相位)

    電流角度(相位)

    電流探頭電流探測范圍可以從幾毫安到幾千安培、AC/DC電流探頭頻率從DC 到120MHz以上，AC電流探頭可達GHz，廣泛用于各種電流測量需求，電流探頭根據測試需求可供選擇型號也非常廣泛。為某個特定的應用選擇電流探頭在很多方面與選擇電壓探頭類似。靈敏度、電流范圍、頻率范圍、帶寬、上升時間、交流和直流電流能力等某些關鍵指標。

4.電流探頭的主要指標

4.1 電流探頭的帶寬

      電流探頭也有帶寬，電流探頭的帶寬是指探頭響應幅度下降到-3dB對應的截止頻率。AC電流探頭還有低頻帶寬限制，AC電流探頭無法測試DC電流和低頻電流信號，因此AC電流探頭有工作頻率范圍。電流探頭配合示波器一起使用，還需要考慮示波器的帶寬，這種系統帶寬決定著整體測量帶寬。

4.2 電流探頭上升時間 

     上升時間通常利用10% 至 90% 階躍響應時間，表征探頭從前端到后端測量轉換時間。要精測量上升時間和下降時間，需要示波器和電流探頭組合的測量系統的上升時間比被測信號的上升時間快3至5倍。

4.3 安培秒乘積

      對于電流探頭，安培秒乘積規定了電流探頭線性操作的大極限。對電流脈沖，這一乘積定義為平均電流幅度乘以脈寬。如果超過安培秒乘積，電流變壓器磁芯會飽和。由于飽和的磁芯不能處理更多的電流感應的通量，因此在電流輸入和電壓輸出之間不再成恒定的比例，在超過安培秒乘積的區域中波形部分被削掉；如果沒有超過安培秒乘積，探頭的信號電壓輸出將呈線性，并保證測量精度。

4.4  大額定輸入電流

      電流探頭可接受的大額定輸入電流，同時仍能正常工作的總電流(DC+峰值AC)，在AC電流測量中，必須根據頻率降低峰值額定值。

4.5 大額定峰值脈沖電流

     探測電流不超過這一額定值，考慮了磁芯飽和可能損壞設備的次級電壓積累，大額定峰值脈沖電流通常規定為安培秒乘積。

5.電流探頭的使用步驟

   為了進行正確電流測試，工程師需要在使用前對電流探頭進行消磁和校零調節，消磁可以消除電流探頭的寄生磁場，否則會產生零點的漂移和測量誤差。每次進行消磁后，都需要調節探頭的零點，消除存在的偏移。電流探頭接到示波器的通道后，一般在示波器界面上會自動顯示安培單位，還需在示波器上菜單AutoZero 功能單擊操作可完成消磁和自動校零，有些電流探頭在探頭上就有Degauss/AutoZero按鈕，按一下AutoZero按鈕，會消除測量系統中存在的任何DC偏置誤差。

5.1 如何使用TCPA300電流放大器和電流探頭進行電流測試

     下圖是泰克TCPA300/TCPA400電流探頭系統。

      泰克TCPA300+TCP312/TCP305/TCP303電流探頭系統使用步驟如下：

    Step1. 將探頭接入放大器，并鎖緊；

    Step2. 將放大器與示波器連接；

     Step3. 將探頭的鉗口閉鎖，不接入任何被測線纜，如圖所示；

     Step4. 完成上述設置后，點擊下圖中的按鈕4，進行自動消磁和調零；

    Step5. 消磁完成后，Autobalance 的指示燈為綠色；

    Step6. 把被測的導線利用電流鉗夾住，然后鉗口閉鎖；

    Step7. 使用“自動設置”調節示波器，顯示穩定波形，讀取示波器顯示屏幕上的測量值。

5.2 如何使用TCP0030A進行電流測試

    Step1. 將探頭接到示波器TekVPI 通道；

    Step2. 要斷開連接，請先按閉鎖按鈕，然后將探頭從示波器中取出；

     Step3. 當示波器識別出探頭后，示波器的屏幕會彈出警告提示，需要消磁和調零，探頭上的Degauss/Autozero(消磁/自動校零)狀態LED 也會顯示紅色并閃爍，指示需要消磁；

     Step4. 要給探頭消磁，首先要把探頭電流鉗關閉，然后按下探頭上或示波器消磁菜單上的Degauss/AutoZero（消磁/自動校零）按鈕；

     Step5. 如果Degauss/AutoZero狀態LED 綠燈顯示，表示消磁程序成功運行，探頭處于正常工作模式；

    Step6. 將探頭固定到電路中被測導線，并關閉并鎖定卡在導線上電流鉗；

     Step7. 使用“自動設置”調節示波器，顯示穩定波形，讀取示波器顯示屏幕上的測量值。

6.電流探頭的使用注意事項

   在選擇電流探頭探測電流信號時要注意幾個主要參數：待測電流大小、電流頻率、交流還是直流、鉗口的形狀和大小、供電方式、接口形式等。使用前要進行消磁和校零。

7.總結

   本文介紹了電流探頭工作原理、電流探頭應用場合、電流探頭的類型，并詳解了常用電流探頭的操作步驟和使用注意事項。